牡蛎壳制备水质改良剂的研究

摘要

牡蛎壳具有特殊的物理构造，对水体中许多污染物有良好的吸附作用，可利用其制备水质改良剂。本文利用牡蛎壳粉的特殊结构和性质，探讨了其对水体中Cu2+、Zn2+、Pb2+、Cd2+、Cr(Ⅵ)等5种重金属离子吸附性能，并研究了不同改性方法改性的牡蛎壳粉对 Cd2+等污染物的吸附效果，在此基础上，开发出以吸附重金属为主的复合水质改良剂，后者经实验验证，对水体中的几种主要污染物具有良好的吸附能力，可用于养殖水质改良。　　1）研究牡蛎壳粉对水体中常见重金属离子的吸附性能，实验中分别探讨了牡蛎壳粉在不同添加量、吸附温度、酸碱环境、吸附时间和重金属离子浓度下对水体中 Cu2+、Zn2+、Pb2+、Cd2+、Cr(Ⅵ)的吸附情况，并进行牡蛎壳粉吸附动力学、吸附等温线研究和SEM图谱分析。结果显示，牡蛎壳粉的最适宜吸附条件为常温下，添加量1 g/L，溶液初始pH值为5.5，吸附时间为24 h，此时其对水体中浓度分别为1 mg/L的Cu2+、Zn2+、Pb2+、Cd2+、Cr(Ⅵ)等5种重金属离子的去除率分别为84.96%、76.77%、78.57%、51.99%和41.39%，且随着溶液初始浓度的上升，牡蛎壳粉对5种重金属离子的吸附量呈上升趋势，饱和吸附量分别为9.43 mg/g、9.65 mg/g、9.03 mg/g、4.67 mg/g和1.83 mg/g。牡蛎粉对这5种重金属离子的吸附符合准二级动力学方程和Langmuir等温模型。SEM图谱表明吸附Cu2+、Zn2+、Pb2+的牡蛎壳粉表面均有二次固体生成，吸附Cd2+、Cr(Ⅵ)的牡蛎壳粉表面无明显现象。　　2）在牡蛎壳粉水溶液中加入十二烷基磺酸钠（SDS），制备了 SDS改性牡蛎壳粉，考察了不同 SDS添加量、改性时间、改性温度和改性温度对改性效果的影响，通过正交试验探讨最佳改性工艺，结果表明，各改性条件对牡蛎壳粉改性效果的影响主次顺序依次为改性时间＞SDS添加量＞改性溶液 pH＞改性温度。最佳改性工艺条件为：SDS用量为牡蛎壳粉质量的15%，改性时间为120 min，改性温度为60℃，改性pH值为7。FTIR、SEM和EDS图谱表明SDS对牡蛎壳粉的改性是成功的。改性后的牡蛎壳粉对Cu2+、Zn2+、Pb2+、Cd2+的去除率显著提高，去除率分别可达98.35%、98.01%、93.29%、95.63%。　　3）将牡蛎壳粉分别置于200℃、300℃、400℃、500℃、600℃马弗炉中恒温煅烧5 h，冷却、过筛，制备了热改性牡蛎壳粉，并对其进行吸附性能研究和表征。结果表明，随着牡蛎壳粉煅烧温度的升高，重金属离子的去除率都有所上升。600℃煅烧后的牡蛎壳粉对浓度分别为1 mg/L的Cu2+、Zn2+、Pb2+、Cd2+、Cr(Ⅵ)的吸附率分别可达98.23%、95.41%、95.25%、79.32%、79.35%，FTIR、SEM和EDS图谱表明此时牡蛎壳粉的主要成分为CaCO3和CaO。　　4）通过筛选实验选择膨润土为水质改良剂的辅料，将牡蛎壳粉与膨润土按质量比为2：1的比例混合，采用制丸机制备了水质改良剂。经实验证实，其对水体中的 Cu2+、Zn2+、Pb2+、Cd2+、Cr(Ⅵ)具有良好的吸附效果，吸附率分别可达96.12%、87.32%、85.31%、88.32%、88.44%。研发出的水质改良剂呈球状，表面粗糙，具有较多的孔隙结构，比表面积增大，有利于对各种污染物质的吸附。

目录

封面

声明

目录

中文摘要

英文摘要

第一章 绪 论

1.1 引言

1.2 水产养殖污染现状

1.3 牡蛎壳的成分、结构及性质

1.4 牡蛎壳在水处理中的应用

1.5 无机吸附剂改性方法研究现状

1.6水质改良剂研究现状

1.7 本论文的研究意义和主要研究内容

第二章 牡蛎壳粉对水体中低浓度重金属离子的吸附性能研究

2.1 引言

2.2 材料与设备

2.3 实验方法

2.4 实验结果与分析

2.5 讨 论

第三章 牡蛎壳粉的改性工艺研究

3.1 引言

3.2十二烷基磺酸钠改性牡蛎壳粉的工艺研究

3.3 牡蛎壳粉的热改性研究

第四章 复合水质改良剂的制备

4.1 引言

4.2 材料与设备

4.3实验方法

4.4 实验结果与分析

4.5 讨论

第五章 课题总结和展望

5.1 课题总结

5.2 课题展望

参考文献

硕士研究生期间撰写的学术论文

致谢